JPH0473837A - 電子放出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は電界放出型の電子放出素子（ＦｉｅｌｄＥａ＋
１ｓｓｉｏｎ　Ｃａｔｈｏｄｅｓ、以下ＦＥＣとも呼ぶ
。）に関するものである。本発明の電子放出素子は、各
種表示装置、マイクロ真空管、光源、増幅素子、高速ス
イッチング素子、センサー等における電子源として存用
である。

〔従来の技術〕

電界放出型の電子放出素子の代表的な構造例である縦型
の構造を第３図に示す。図中１００は、不純物が高濃度
にトープされて高伝導率をもつ基板であり、この基板１
００上に形成された５ｉｎ２の絶縁層１０１中に形成さ
れたキャビティ１０２内には、電子放出部としてＭＯか
らなるエミッタ１０３が形成されている。さらにこのエ
ミッタ１０３を囲んでゲート電極１０４となるＭＯ薄膜
が絶縁層１０１上に被着されている。

この電子放出素子によれば、例えば基板１００に対して
ゲート電１１０４を数１０Ｖから数１００■の範囲でバ
イアスすることにより、エミッタ１０３の先端とゲート
電極１０４間に１０６Ｖ／ｃｍ〜ｔＯ’Ｖ／ｃｍ程度の
電界を生じさせ、エミッタ１０３の先端よりトータルと
して数１００ｍＡの電子放出を得ることができる。

第４図には、このような電子放出素子を電子源に利用し
た従来の表示装置の概略斜視図を示す（特開昭６１−２
２１７８３号参照）。

第４図において、絶縁体基板１１０上には、列１１１の
方向に沿って複数の導電膜１１２が設けられ、該導電膜
１１２上には円錐形電界放射エミッタ１１３および絶縁
層１１４が設けられている。この絶縁層１１４上で、且
つ行１１５の方向に沿って複数のゲート１１６が設けら
れている。

このゲート１１６の円錐形電界放射エミッタ１１３に対
面する位置には孔が設けられている。

方、透明基板１１７には、前記絶縁体基板１１０と対向
する面に、透明導電膜１１８、蛍光体層１１９がそれぞ
れへ夕状に積層被着され、コレクタとしての表示部１２
０が形成されている。

そして絶縁体基板１１０及び透明基板１１７は、図示し
ない側面部材とともに、真空外囲器を構成している。

以上の如く構成された表示装置の動作は以下の通りであ
る。

前記透明導電膜１１８には常時正の電位が印加されてい
る。表示信号に応答して、各列１１１及び各行１１５の
導電膜１１２とゲート１１６間に、所定の電位差を付与
する。該電位差が付与されたゲート１１６と前記円錐形
電界放射エミッタ１１３の間に適当な電界が形成され、
円錐形状の先端部より電子が放出される。該電子は、ゲ
ート１１６の孔から放出され、対面する蛍光体層１１９
に射突し、コレクタとしての表示部１２０において該蛍
光体層１１９が発光する。

以上の動作により、表示信号に応じた画像が表示される
。

第５図は、特開昭６４−３３８３３号で開示された電界
放圧型電子放出素子の他の構造例である横型の構造図で
ある。

絶縁基板２００上には、中央に突端部２０１を備えたエ
ミッタ２０２が設けられている。このエミッタ２０２に
隣接して、前記突端部２０１に対応する開口部２０３を
備えたゲート２０４が設けられている。そして、このゲ
ート２０４を間にして前記エミッタ２０２と反対側の絶
縁基板２００上には、ゲート２０４と平行にコレクタと
しての２次電子放出電極２０５が設けられている。

ここで、エミッタ２０２とケート２０４の間、及びゲー
ト２０４と２次電子放出電極２０５との間にそれぞれ所
定の電位差を付与すると、エミッタ２０２の突端部２０
１から放出された電子がゲート２０４の開口部２０３を
経て２次電子放出電極２０５に射突し、このコレクタと
しての２次電子放出電極２０５がらは２次電子が放出さ
れる。

（発明が解決しようとする課題） 前述したような従来の電子放出素子によれば、例えば１
０−５〜１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒ程度の低真空度で駆動す
ると、次のような不都合が生じていた。

即ち、電界放出電子は、コレクタに到達するまでの走行
運動途中やコレクタ等に射突した際に電離衝突によって
イオンを生成する。このイオンが、負電圧のエミッタの
先端に損傷を与えたり、又はスパッタ膜を形成すること
でエミッタの先端を汚染する。そして、このようなエミ
ッタの損傷や汚染が低真空度におけるＦＥＣの寿命特性
を著しく短いものにしていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電子放出素子は、エミッタとゲートとコレクタ
を有する電子放出素子において、前記エミッタの先端か
ら前記コレクタを直接見込めないような構造のシールド
電極を前記ゲートと前記コレクタの間に設けたことを特
徴としている。

また本発明によれば、前記電子放出素子において、前記
シールド電極に印加される電圧を、前記エミッタに印加
される電圧以上で前記コレクタに印加される電圧よりも
小さい値としてもよい。

〔作　　用〕

電界放出電子がコレクタに射突した際に発生したイオン
は、シールド電極に遮られてエミッタの先端には届かな
い。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図によって説明する。本実施
例は、縦型のＦＥＣ１を有する蛍光表示素子２に関する
ものである。

絶縁性の基板３の上面にはエミッタ電極４が形成され、
その上にはＳｉｎ、の絶縁層５が形成されている。この
絶縁層５中に形成されたキャビティ６内には、Ｍｏから
なるコーン形状のエミッタ７が多数形成され、前記エミ
ッタ電極４と接続導通している。さらに、前記絶縁層５
上にはＭ。

薄膜からなるゲート８が被着されている。このゲート８
には、前記各エミッタ７と対応する位置に電子が通過す
るための丸孔９がそれぞれ形成されている。

前記基板３の上方には、基板３と平行に第２の絶縁性の
基板１０が設けられている。この基板１０と前記基板３
は、図示しない側面板とともに箱形の密封外囲器を構成
しており、その内部は奏真空状態に排気されている。

この第２の基板１０の内面には、コレクタ１１が形成さ
れている。本実施例は蛍光表示素子２に関するものであ
り、前記コレクタ１１は基板１゜に被着されたコレクタ
電極１２と、その上面に設けられた蛍光体１３によって
構成されている。

次に、本実施例の蛍光表示素子２か有するＦＥＣ１は、
エミッタ７とコレクタ１１の間にシールド電８ｉ１４を
備えている。このシールド電極１４は多数の開口部１５
を有する板状の電極であるが、各エミッタ７か開口部１
５を介してコレクタ１１に直接晒されることがないよう
に、エミッタ７の真上には開口部１５がこないようにな
っている。即ち、この開口部１５を有するシールド電極
１４は、各エミッタ７の先端からコレクタ１１を直接見
込めないように位置及び形状か構成されている。

シールド電極１４とエミッタ７の関係を本実施例に即し
てより具体的に説明すれば、シールド電極１４の隣り合
う２つの開口部１５．１５においてそれぞわ対角線を想
定した場合、両開口部１５．１５の中間下方で両対角線
は交叉する。本実施例では図中破線でこの対角線が示し
であるが、エミッタ７の先端が両破線よりも上方に位置
するようになっている。なお、電子放出効率を考慮して
、エミッタ７の先端とゲート８の上面は同じ高さになっ
ている。

このように、本実施例によれば、各エミッタ７の先端か
らコレクタ１１を直接見込めないような位置及び形状と
なるようにシールド電極１４を構成しているので、少く
ともコレクタ１１から飛来するイオンから各エミッタ７
の先端を守ることができる。

次に、本発明の第２実施例を第２図によって説明する。

本実施例は、横型のＦＥＣ２０に関するものである。

図中２１はくし歯状のエミッタ、２２はゲート、２３は
コレクタであり、絶縁性の基板上に配設されている。こ
れらの基本的な構成は従来と同じである。本実施例のＦ
ＥＣ２０は、ゲート２２とコレクタ２３の間にシールド
電極２４を有している。シールド電極２４の高さは、ゲ
ート２２及びコレクタ２３の高さよりも大きく、エミッ
タ２１の先端から直接コレクタ２３を見込むことがてき
ない。このため、第１実施例と同様、コレクタ２３から
飛来するイオンによってエミ・・Ｉり２１の先端が損傷
したり汚染したりすることは確実に防止される。

なお、以上２つの実施例においては、シールド電極１４
．２４に印加される電圧は、前記エミッタ７．２１に印
加される電圧以上であり、かつコレクタ１１．２３に印
加される電圧よりも小さければよい。またケート８．２
２およびシールド電極への電子流をできるたけ減らし、
コレクタ１１．２３への流入効率をＦげるために、第１
実施例においては、ケート８上に帯状の絶縁層と導体層
を形成した構造とし、該導体層に電圧を印加することに
より電子流を偏向させ、開口部を電子流が通りやすくな
るようにしてもよい。

また、第２実施例においては、エミッタ２１等か配設さ
れている絶縁性基板と対向する基板に、全面へ夕状に導
体を被着し、該導体に電圧を印加することにより電子流
を該対向基板側へ幾分偏向させることにより、電子ン荒
がシールド電極２４に衝突することなく、コレクタ２３
へ到達てきるようにすることも可能である。

（発明の効果〕 本発明によれば、ケートとコレクタの間にシールド電極
を設けであるので、従来問題とされていたイオン衝撃に
よるエミッタ先端の損傷を大幅に軽減させることができ
、ＦＥＣの低真空度雰囲気での寿命を伸ばすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第２図は同
第２実施例を示す斜視図、第３図は従来の縦型の電子放
出素子の断面図、第４図は従来の縦型の電子放出素子を
用いた表示装置の構造説明図、第５図は従来の横型の電
子放出素子の斜視図である。 １．２０・・・電子放出素子（ＦＥＣ）、７．２１・・
・エミッタ、 ８．２２−・・ケート、 １１．２３−・・コレクタ、 ＋４．２４＝−シールド電極。 第 図 ／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エミッタとゲートとコレクタを有する電子放出素子
   において、前記エミッタの先端から前記コレクタを直接
   見込めないような構造のシールド電極を前記ゲートと前
   記コレクタの間に設けた電子放出素子。 ２、前記シールド電極に印加される電圧が、前記エミッ
   タに印加される電圧以上で前記コレクタに印加される電
   圧よりも小さい値とされた請求項１記載の電子放出素子
   。